【技术实现步骤摘要】
基于长短时记忆LSTM和粒子滤波PF的锂离子电池剩余使用寿命预测方法
本专利技术属于电动汽车锂离子电池
,更为具体地,是涉及基于LSTM和PF的锂离子电池剩余使用寿命预测方法。
技术介绍
随着人们环保意识不断增强,新能源电动汽车受到了用户青睐。锂离子电池因其安全性好、比能量大、充放电效率高等诸多优势被广泛应用于新能源电动汽车,但锂离子电池性能退化是不可避免的,而性能退化易引起新能源电动汽车系统故障甚至是灾难性事故。因此,寻找一种准确可靠的锂离子电池剩余使用寿命预测方法,准确预测锂离子电池剩余使用寿命,及时更换故障或寿命终结电池,对避免和预防事故发生意义重大。锂离子电池剩余使用寿命是指从当前充放电周期到锂离子电池失效时(通常认为锂离子电池容量为初始额定容量的70%时)所经历的循环次数。目前存在很多锂离子电池剩余使用寿命预测方法,主要有基于模型的方法和基于数据驱动的方法。基于模型的方法由于其建立准确模型较难,难以准确预测锂离子电池剩余使用寿命。基于数据驱动的方法如相关向量机、支持向量机等无法有效处理序列数据的长依赖性,不适于锂离子电池剩余使用寿命预测。目前大多数研究以电池容量、电阻等参数为锂离子电池健康指数预测锂离子电池剩余使用寿命,但此类参数在电池运行过程中难以直接测量。少数研究以等压降时间间隔等易测量参数独立或共同作为锂离子电池健康指数导致健康指数不足或冗余,影响预测准确性。粒子滤波算法可以有效跟踪预测非线性系统并且能够有效预测锂离子电池剩余使用寿命,但该方法在预测阶段无观测值导致状态无 ...
【技术保护点】
1.基于LSTM和PF的锂离子电池剩余使用寿命预测方法,其特征在于,包括以下步骤:/n步骤1,利用Spearman相关性分析提取锂离子电池性能退化特征参数:从锂离子电池电压、电流和温度中提取特征参数,并利用Spearman相关性分析确定能够表征锂离子电池性能退化的特征参数;/n步骤2,利用改进主成分分析法构建健康指数HI:对主成分分析法进行改进,在消除量纲及数量级差异时保留特征参数信息差异性,利用改进主成分分析法融合特征参数代替容量作为锂离子电池健康指数;/n步骤3,基于长短时记忆LSTM神经网络和粒子滤波PF预测锂离子电池剩余使用寿命:训练LSTM预测模型预测锂离子电池容量,以双指数容量退化模型为PF预测模型状态转移方程,以LSTM预测模型得到的容量预测值作为观测值,在粒子滤波算法的每一次迭代中更新调整锂离子电池容量预测值,比较锂离子电池容量预测值与锂离子电池容量失效阈值Cap
【技术特征摘要】
1.基于LSTM和PF的锂离子电池剩余使用寿命预测方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1,利用Spearman相关性分析提取锂离子电池性能退化特征参数:从锂离子电池电压、电流和温度中提取特征参数,并利用Spearman相关性分析确定能够表征锂离子电池性能退化的特征参数;
步骤2,利用改进主成分分析法构建健康指数HI:对主成分分析法进行改进,在消除量纲及数量级差异时保留特征参数信息差异性,利用改进主成分分析法融合特征参数代替容量作为锂离子电池健康指数;
步骤3,基于长短时记忆LSTM神经网络和粒子滤波PF预测锂离子电池剩余使用寿命:训练LSTM预测模型预测锂离子电池容量,以双指数容量退化模型为PF预测模型状态转移方程,以LSTM预测模型得到的容量预测值作为观测值,在粒子滤波算法的每一次迭代中更新调整锂离子电池容量预测值,比较锂离子电池容量预测值与锂离子电池容量失效阈值CapEOL,预测锂离子电池剩余使用寿命。
2.根据权利要求1所述的基于LSTM和PF的锂离子电池剩余使用寿命预测方法,其特征在于,所述利用Spearman相关性分析提取锂离子电池性能退化特征参数包括放电平台期时长DST、放电平台期电压变化率DVT、放电最高温度出现时间DTMT及恒流充电时间CST。
3.根据权利要求1所述的基于LSTM和PF的锂离子电池剩余使用寿命预测方法,其特征在于,所述利用改进主成分分析法构建健康指数HI包括以下步骤:
步骤2.1,构建锂离子电池性能退化特征参数矩阵P*,如式2.1:
其中n为样本数,分别为第i个循环放电平台期时长、放电平台期电压变化率、放电最高温度出现时间及恒流充电时间;
步骤2.2,改进主成分分析法标准化过程,在消除量纲及数量级差异时保留特征参数信息差异性,改进的标准化方法如式2.2所示:
其中为第j个特征参数的均值,xij为第i个循环第j个特征参数的标准化值(i=1,2,…,n,j=1,2,3,4),标准化性能退化特征参数矩阵P如式2.3:
其中DSTi,DVTi,DTMTi,CSTi(i=1,2,…,n)分别为第i个循环放电平台期时长、放电平台期电压变化率、放电最高温度出现时间及恒流充电时间的标准化值;
步骤2.3,计算标准化特征参数矩阵P的协方差矩阵COVp:
其中n为样本数,PT为矩阵P的转置矩阵;
步骤2.4,计算协方差矩阵COVp的特征值并按降序排序,排序后特征值为λ1,λ2,λ3,λ4,各特征值对应标准特征向量为V1,V2,V3,V4;
步骤2.5,计算排序后各特征值对应贡献率和累积...
【专利技术属性】
技术研发人员:薛安荣,于彬鹏,杨婉琳,陈伟鹤,蔡涛,盘朝奉,何志刚,李骁淳,王丽梅,
申请(专利权)人:江苏大学,
类型:发明
国别省市:江苏;32
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